شماره ركورد
34333
پديد آورنده
راضيه رحيمي
عنوان
بررسي و ساخت لايه هاي نازك آنتي باكتريال به روش اسپاترينگ با تكيه بيشتر بر ماده تيتانيوم و زيركونيوم
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك ماده چگال
سال تحصيل
1402-1404
تاريخ دفاع
1404/7/26
استاد راهنما
دكتر محمدرضا زماني ميميان
استاد مشاور
-
دانشكده
فيزيك
چكيده
توسعه پوششهاي چندكاره با خواص همزمان مكانيكي، مقاوم به خوردگي و آنتيباكتريال، يك راهبرد كليدي براي مقابله با عفونتهاي ناشي از ايمپلنتهاي پزشكي است. در اين پژوهش، لايههاي نازك اكسيدنيتريدي بر پايه آلياژ با آنتروپي بالا (HEA) متشكل از عناصر Ti–Zr–Cr–Nb–Cu–N–O به روش كندوپاش مگنترون واكنشي بر روي زيرلايههاي مختلف سنتز شدند. هدف اصلي، بررسي سيستماتيك تأثير ولتاژ باياس زيرلايه (0، 50، 150 و 250 ولت) بر ارتباط بين ريزساختار، خواص فيزيكي-شيميايي و عملكرد زيستي اين پوششها بود. نتايج نشان داد كه افزايش ولتاژ باياس يك ابزار كنترلي قدرتمند براي مهندسي ريزساختار است. با افزايش باياس از 0 به 250 ولت، ساختار پوشش از حالت شبه آمورف با مورفولوژي ستوني متخلخل به يك ساختار بلورين نانوكريستالي با ريزساختار متراكم و همگن تبديل شد. اين تحول ساختاري، به طور مستقيم به بهبود چشمگير خواص عملكردي منجر گرديد: سختي از 2.75 به 4.82 گيگاپاسكال افزايش يافت و مقاومت به خوردگي در محيط كلريدي از تقريبا 3 به بيش از 400 كيلو اهم بر سانتيمتر مربع رسيد. پوشش بهينه تهيه شده در ولتاژ 250 ولت، علاوه بر خواص مكانيكي و مقاومت به خوردگي عالي، عملكرد زيستي دوگانه و برجستهاي را به نمايش گذاشت؛ اين پوشش فعاليت آنتيباكتريال قدرتمندي را با زيستسازگاري كامل و عدم سميت براي سلولهاي انساني (زيستپذيري بيش از 80% نسبت به نمونه كنترل) تركيب كرد. در مجموع، اين پژوهش نشان داد كه با مهندسي دقيق ريزساختار از طريق كنترل ولتاژ باياس، ميتوان به يك پوشش چندكاره با توازن ايدهآل بين خواص مكانيكي، پايداري شيميايي و عملكرد زيستي دست يافت. پوشش تهيه شده در ولتاژ 250 ولت، به عنوان يك كانديداي بسيار نويدبخش براي نسل جديد ايمپلنتهاي پزشكي به منظور افزايش طول عمر و كاهش نرخ عفونت معرفي ميگردد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/16
عنوان به انگليسي
Investigating and manufacturing thin antibacterial layers by sputtering method, relying more on titanium and zirconium
تاريخ بهره برداري
10/18/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
راضيه رحيمي
چكيده به لاتين
The development of multifunctional coatings with simultaneous mechanical, corrosion-resistant, and antibacterial properties is a key strategy to combat infections caused by medical implants. In this study, high-entropy alloy (HEA)-based oxynitride thin films composed of Ti–Zr–Cr–Nb–Cu–N–O elements were synthesized on different substrates by reactive magnetron sputtering. The main objective was to systematically investigate the effect of substrate bias voltage (0, 50, 150, and 250 V) on the relationship between microstructure, physicochemical properties, and biological performance of these coatings. The results showed that increasing the bias voltage is a powerful control tool for microstructure engineering. By increasing the bias from 0 to 250 V, the coating structure was transformed from a quasi-amorphous state with a porous columnar morphology to a nanocrystalline crystalline structure with a dense and homogeneous microstructure. This structural transformation directly led to a significant improvement in functional properties: the hardness increased from 2.75 to 4.82 GPa and the corrosion resistance in chloride environment increased from approximately 3 to over 400 kOhm/cm2. The optimized coating prepared at 250 V exhibited, in addition to excellent mechanical properties and corrosion resistance, a dual and outstanding biological performance; it combined a potent antibacterial activity with complete biocompatibility and non-toxicity to human cells (bioavailability of more than 80% compared to the control sample). Overall, this study demonstrated that by carefully engineering the microstructure through bias voltage control, a multifunctional coating with an ideal balance between mechanical properties, chemical stability, and biological performance can be achieved. The coating prepared at 250 V is introduced as a very promising candidate for a new generation of medical implants to increase longevity and reduce infection rates.
كليدواژه هاي فارسي
لايه نازك , آلياژ آنتروپي بالا , كندوپاش مگنترون , ولتاژ باياس , آنتيباكتريال , زيستسازگاري
كليدواژه هاي لاتين
Thin film , High-entropy alloy , Magnetron sputtering , Bias voltage , Antibacterial , Biocompatibility
Author
Raziye Rahimi
SuperVisor
Dr. MohammadReza Zamani Meymian